什么是多模 (mm) 光纤?

什么是多模 (mm) 光纤?

多模 (mm) 光纤具有较大的光芯,可以承载多种模式或路径的光。 它们的主要应用包括电信和音频/视频链路。 一些特种光纤还提供毫米规格,例如,用于医疗和激光束传输任务。

大芯径和高数值孔径 (NA)

多模光纤具有比单模光纤更大的芯径,使多种模式的光可以同时在光纤中进行传播。 这种更大的芯径还意味着多模光纤能够比单模光纤传输更远的距离,使其成为局域网 (LAN) 和其他需要更长传输距离的数据/电信应用的理想选择。 

最常见的多模光纤类型是 62.5/125 微米光纤,其芯径为 62.5 微米,包层直径为 125 微米。 这种光纤用于各种应用,包括以太网网络、光纤入户 (FTTH) 系统和其他短程通信网络。 近年来,多模光纤技术的进步推动了更高容量的多模光纤的发展,这些光纤可以支持更大的带宽,从而支持更高的数据传输速度。 例如,随着 50/125 微米光纤的发展,与传统的 62.5/125 微米光纤相比,它的芯径更小,带宽更高,不仅使传输数据的距离更远,而且还支持更高的数据传输速率。 

除了大芯径外,多模光纤还具有高数值孔径 (NA) 的特点,这是衡量光纤捕获和引导光能力的指标。 高数值孔径意味着多模光纤能够接收来自更大角度的光,使其比单模光纤更加灵活和通用。

 

Multi-Mode Fibers Glossary Diagram

在短程通信应用中,多模光纤可以提供更大的带宽,从而提供更高的数据传输速率。

 

一些不同的应用

多模光纤由于其对恶劣环境的高耐受性和短距离传输大量数据的能力,也常用于工业和医疗通信应用。 例如,多模光纤可用于高温和高辐射环境,如核电站或高能粒子加速器系统,而传统的通信系统可能无法在这些环境中有效工作。

此外,多模光纤还用于航空航天行业,它们为传输敏感信息和数据提供了一种安全可靠的途径。 多模光纤也可用于特定领域的通信网络,用于传输安全的语音和数据通信。

在医疗领域,多模医用光纤有多种应用,包括内窥镜和腹腔镜手术,它们用于将光和图像从身体内部传输到外部。 它们还用于医学成像设备,例如计算机断层扫描 (CT) 扫描仪,用于将数据从成像传感器传输到处理单元。

 

更大的芯径能够处理更高的功率

功率处理是多模光纤的一个重要特性,因为它决定了在不损坏光纤或降低信号质量的情况下,可以通过光纤传输的光功率的大小。 多模光纤的功率处理能力由几个因素决定,包括芯径、数值孔径 (NA) 和用于制造光纤的材料特性。

一般来说,由于多模光纤具有更大的芯径和更高的数值孔径,因此它的功率处理能力比单模光纤更强。多模光纤较大的芯径支持将光功率分配到更大的区域,减少了集中在任何一个区域的功率,降低了光纤损坏风险。 更高的数值孔径还意味着多模光纤能够捕获和引导更多的光,使其能够在不损坏光纤的情况下传输更高水平的光功率。

 

多模特种光纤

除了用于传输信息的无源光纤外,还有许多其他类型的光纤,统称为特种光纤。 这些光纤支持多种应用,包括激光系统元件、激光束传输、材料加工、外科手术、光谱学、激光雷达、计量学等。 其中许多产品都是以多模和单模形式生产的。 它们包括无源光纤和有源光纤,其中有源光纤是掺有稀土金属离子的光纤,可产生和/或放大光。

对于切割和焊接金属等高功率应用而言,有时会使用特种光纤将光纤激光器的功率传输到切割/焊接头。 这些激光束传输光纤旨在处理高达几千瓦的功率,不会过早变暗或发生其他与功率相关的性能下降问题。 Coherent NuMKW 光纤是这类光纤中的佼佼者。

 

一些实用的注意事项

尽管多模光纤有许多优点,但在为特定的通信应用选择它时也有一些必须要考虑的限制。 例如,多模光纤会受到模态色散的影响,当不同模式的光以不同的速度通过光纤传播时,就会发生模态色散,导致信号即时扩散并失真。 这会导致显著的信号丢失和衰减,尤其是在较长的距离上。

同样重要的是,要注意多模光纤的功率处理能力可能会受到光纤中存在的弯曲或其他形式机械应力的影响。 弯曲和其他形式的机械应力会导致微弯损耗,从而导致显著的信号损失和衰减。 为了尽量减少微弯损耗的影响,多模光纤通常会安装在保护管或其他形式的保护套中,以防止光纤受损并保持其功率处理能力。

 

总结

多模光纤由于其成本效益、用途广泛、易于使用且能够处理更高的功率,成为了各种应用的热门选择。 在许多情况下,使用多模光纤可以在性能、成本和可靠性之间实现出色的平衡,这使其成为很多应用的理想选择。

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